PEDOT光电催化一体化分离膜研究

来源 :西安建筑科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dalianwaiguoyu
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,膜分离技术因其无二次污染、自动化程度高、截留性能好等优势,在水处理领域得到了广泛的研究和应用。然而在长期运行过程中,污染物会逐渐附着或沉积在膜面,引发膜污染。这一现象导致的水通量降低、分离效率变差、使用寿命缩短等问题成为了限制膜分离技术大规模应用的主要因素。大量研究表明,将膜分离技术与光电催化(PEC)相结合是解决上述问题的有效途径之一。在选择光电催化剂时,半导体光催化剂因其耐久性、低成本、低毒、超亲水性和显著的光化学稳定性而在水处理领域广泛应用。其中,有机半导体聚(3,4-乙烯二氧基噻吩)(PEDOT)因其较高的电导率、较宽的可见光吸收阈值和可加工性而在PEC研究中备受瞩目。本研究采用气相聚合,将一定量的PEDOT分别负载在无纺布、工业滤布、陶瓷膜和聚偏氟乙烯(PVDF)膜面上以制备光电催化一体化分离膜。在不同反应条件下,对比不同改性膜对单体及混合污染物的降解效果,探究其光电催化性能。并且对不同改性膜体系中的活性物种进行定性、定量分析,以充分解释光电催化膜对污染物的降解机理。同时结合PEDOT自身特性探索活性物种的多种生成途径。主要研究结果如下:(1)对PEDOT薄膜进行傅里叶红外,X射线衍射(XRD),光电子能谱(XPS),光电流密度等多种表征。其中,XPS结果表明除PEDOT本身具有的C,S,O元素外,还发现与六水合三氯化铁氧化剂有关的Fe和Cl元素。对O元素分峰后发现,其中存在532.80 e V的氧空位特征峰并且占整体O元素的7.59%;XRD中在2θ=25.7°出现的PEDOT特征峰,相较于先前研究,其存在向低角度偏移及变宽现象;光电流密度测试结果表明,在开灯时光电流升高0.4m A,且上升曲线呈上凸;关灯时,光电流缓慢下降至0.35 m A,曲线为下凹状。每个开关灯周期光电流密度变化曲线呈尖峰;(2)利用气相聚合制备的无纺布、工业滤布、陶瓷膜和PVDF膜的膜面均可观察到PEDOT。催化剂的注入使得膜孔分布更加均匀;利用牛血清蛋白,腐殖酸钠,海藻酸钠(单组份浓度为10 mg/L,混合液浓度为30 mg/L)模拟自然水体中的污染物,结果表明四种改性膜均具有光电催化性能。结合三维荧光结果,在-0.5 V(Vs Ag/Ag Cl)和210 W氙灯的协同作用下三维荧光峰的激发/发射波长(Ex/Em=270-280 nm/420-470 nm)从腐殖质,蛋白质,多糖等高分子有机物特征区蓝移至与低分子有机物有关的区域(Ex/Em=225-300 nm/300-350nm);其中,改性PVDF膜的三维荧光峰强总和从暗反应条件下的404.97 a.u.下降至光电催化反应条件下的83.50 a.u.。改性陶瓷膜则从232.23 a.u.下降至161.88 a.u.;(3)PEDOT改性PVDF膜在PEC条件下,对盐酸四环素(4 mg/L)、牛血清蛋白(10 mg/L)、海藻酸钠(10 mg/L)和腐殖酸钠(10 mg/L)的去除率分别达到92%,90%,57%,63%。在12小时的连续过滤试验中,改性PVDF膜能够去除水体中90%的盐酸四环素和80%的腐殖酸钠。扫描电镜(SEM)结果显示,PEC条件下的改性PVDF膜面污染物得到有效抑制,从而实现更加稳定的通量及较高的去除率。自由基淬灭实验结果发现,体系内可通过光催化引起的电子转移生成超氧自由基,利用光敏化作用的能量转移生成单线态氧,借助阴极和阳极的氧化还原生成硫酸根自由基;(4)在-0.5 V(Vs Ag/Ag Cl)和210 W氙灯的光电催化条件下,PEDOT改性陶瓷膜可实现对模拟污水及二沉池出水的降解。在自清洁实验中,当反应条件由暗反应转变为上述光电催化条件并停止进出水30分钟后,膜阻力降低了65.7%。电子顺磁共振(EPR)结果发现改性陶瓷膜存在洛仑兹形状的对称线。并且由于其g因子为2.0027,推测可能是氧空位。活性氧物种定量实验发现,光电催化条件下体系内生成了超氧自由基(0.009 mmol/L)和单线态氧(0.10mmol/L),高于光催化与电催化条件下的生成量。
其他文献
纺织工业在中国工业中占有相当大的比重,其产品广泛应用于服装,建筑,甚至航空航天。在纺织工业中,产品的表面质量是影响其价格和等级评估的重要因素。传统的检测方法使用人工来检测表面缺陷,不仅速度慢,而且不能保证检测效果的一致性。近年来,随着深度学习在图像各领域的应用取得了成功,为织物疵点的高效、准确检测提供了新方法。语义分割网络可以捕获丰富的上下文信息,对于小目标图像可以进行相对精确、高效的分割,适用于
学位
服装图像风格迁移是把风格转换到服装内容图像中,并且保持服装原有结构和轮廓形状的不变,展示出迁移的风格元素(如纹理、颜色、亮度、材质、图案)。整个服装图像进行风格迁移一般会导致迁移后图像的纹理发生扭曲和形变、颜色变化、轮廓模糊,为了得到更加精细的服装纹理、清晰的服装轮廓以及提供个性化的服装风格定制,本文展开了一项具有重要研究意义和实际应用价值的研究:基于深度学习的局部服装图像风格迁移。论文中提出了三
学位
近些年我国经济和文化的迅速发展,大众生活水平的提升,人们从开始对物质追求逐渐转向对文化、精神层面的追求和提升,博物馆作为一个国家、民族软实力的象征,在其储存、展示文物的基本功能背后,更是展示了一座城市的历史甚至国家文化的精神面貌,而博物馆文创产品是博物馆文化的一种延伸,也是博物馆藏品背后文化内涵的延伸与精炼表达,因为蕴含特色文化和集实用性、创意性与一身,所以更能被大众所接受,让其背后的文化更好地被
学位
新冠肺炎疫情的爆发给人们的生产和生活造成了巨大的影响,研制相关药物和预测疫情发展趋势对疫情的控制尤为重要,这其中涉及到药物设计和传染病传染机制研究两个方面。药物活性与药物分子属性密切相关,有效的评分函数可以增强疾病致病机理的理解,并且传染病内在机制的了解能够有助于药物的有效开发。本论文研究了蛋白质与配体相互作用过程中评估药物分子属性的评分函数的最新研究进展,并结合拓扑学和机器学习算法分析了药物分子
学位
周期伪随机序列在流密码、扩频通信、雷达导航、全球定位等领域中都有着极为重要的应用。作为流密码的密钥流,周期伪随机序列的p-adic复杂度和线性复杂度是衡量其安全性的重要指标。本文主要研究周期伪随机序列的4-adic复杂度和线性复杂度,包括周期为2p2的四元序列的线性复杂度,4-adic复杂度,对称4-adic复杂度,及周期为pq的二元序列的线性复杂度。接着研究周期伪随机序列的应用。主要结果如下。首
学位
随着人工智能研究的不断深入,越来越多的学者们开始考虑如何将最新的算法应用于量化交易领域中。在自然语言研究领域中,舆情分析可以通过各种算法模型来提取文本内容的情感倾向,利用时间序列分析技术,将股票的情感特征输入股价波动预测模型中,就能得到股票上下波动最后的预测结果。随着舆情分析技术不断的发展,学者们逐渐将股票情绪倾向量化后作为构建交易策略的因素之一,使得交易策略更加完善。为了最大可能考虑到影响股价波
学位
随着我国铁路交通的快速发展,铁路安全问题也越来越受到重视,借此也对铁路安全行车的保障技术提出了更高的考验。据统计调查铁路事故原因之一是由司机对动作操作失误所导致的。所以本文以地铁司机为例,从地铁司机的手势动作检测出发,通过对地铁司机手势动作的分类和识别作为研究对象,设计并实现一种可以实时监测和分析地铁司机手势动作的系统,本文主要开展以下工作:1、采集和制作数据集。由于目前还没有公开的地铁司机手势动
学位
地铁带给人们便利快捷的出行条件的同时,其隐藏的风险因素也是不可忽视的,由于地铁基本全都埋藏在地下,其空间狭隘,在发生突发事件的情况下,人员需要快速疏散到空旷的地面,由于地铁的构造的局限性,通行达不到要求,极易引起拥堵,甚至出现踩踏事故,引发安全性问题。本文通过对突发事件下行人心理及行为进行分析,建立符合实际情况的应急疏散模型,构造科学的仿真场景,分析不同情景下行人疏散情况,为地铁设施布局及应急管理
学位
RNA在生物体内有着各种各样的功能,比如传递遗传物质,催化生物化学反应等。由于结构在一定程度上决定分子生物学功能,所以要想精准了解其生物学基本功能,就必须要知道RNA精确的空间结构。因为利用实验方法测得(如X-射线衍射、冷冻电镜)RNA的空间结构比较困难,所以利用计算机通过设计抽样算法和合理的打分函数来预测RNA空间结构成为重要的弥补手段。目前,比较受关注的预测方法有基于知识的片段组装和基于物理的
学位
随着科学技术的不断发展,以人工智能为基础的各种系统已逐渐渗透到人们的日常生活中。语音作为人机交互的前沿窗口,如何识别其中的情感信息成为研究的热点。但是目前语音情感识别任务仍面临精度不足,鲁棒性差的问题,主要是因为以下三个原因:1)人类情感是抽象的,使得情感难以区分;2)人类情感只能在说话过程的某些特定时刻被察觉。3)带有情感标签的语音数据样本通常是有限的。因此本文设计了基于时空特征融合的语音情感识
学位